《電工電子儀器與測量》(江蘇教育出版社)項目10-示波器的使用

項目10示波器的使用電子示波器是一種觀察并測量電信號波形的儀器，可直接測量信號的幅度參數(shù)、頻率參數(shù)、相位參數(shù)，還可以測量脈沖信號參數(shù)，如圖10-1所示。示波器屬于時域分析的典型儀器，廣泛應(yīng)用于國防、醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)、地質(zhì)和海洋科學(xué)等領(lǐng)域。任務(wù)一模擬示波器的使用技能知識一、認識YB4320B型雙蹤示波器二、YB4320B型雙蹤示波器的使用三、示波器的雙蹤測量的實例理論知識一、示波器概述二、YB4320B型雙蹤示波器的組成及工作原理任務(wù)一模擬示波器的使用一、認識YB4320B型雙蹤示波器1.?YB4320B型雙蹤示波器的面板結(jié)構(gòu)YB4320型雙蹤示波器的旋鈕及開關(guān)說明，如圖10-2所示。A電源開關(guān)（POWER）：按下此開關(guān)，接通儀器電源，指示燈亮。B聚焦（FOCUS）：主要用于調(diào)節(jié)示波管電子束的焦點，使顯示的光點呈現(xiàn)細而清晰的圓點。C亮度（INTENSITY）：用于光跡亮度的調(diào)節(jié)，順時針旋轉(zhuǎn)可使光跡增亮。D校準(zhǔn)信號：此端口輸出幅度為0.5V、頻率為1kHz的方波信號。E⊥：機殼接地端。F光跡旋轉(zhuǎn)（TRACEROTATION）：調(diào)節(jié)光跡與水平線平行。G垂直位移（POSITION）：調(diào)節(jié)光跡在垂直方向的位置。H垂直方式（MODE）：選擇垂直系統(tǒng)的工作方式。CH1：只顯示CH1通道的信號。CH2：只顯示CH2通道的信號。交替：用于同時觀察兩路信號，此時兩路信號交替顯示，該方式適合于在掃描速率較快時使用。斷續(xù)：兩路信號斷續(xù)工作，適合于在掃描速率較慢時，同時觀察兩路信號。疊加：用于顯示兩路信號相加的結(jié)果，當(dāng)CH2極性開關(guān)被按下時，則兩信號相減。CH2反相：按下此鍵，則CH2的信號被反相。I靈敏度選擇開關(guān)（VOLTS/DIV）：選擇垂直軸的偏轉(zhuǎn)系數(shù)，從2mV/div～10V/div分12個擋級調(diào)整，可根據(jù)被測信號的電壓幅度選擇合適的擋級。J微調(diào)（VARIABLE）：可以連續(xù)調(diào)節(jié)垂直軸偏轉(zhuǎn)系數(shù)，調(diào)節(jié)范圍≥2.5倍，該旋鈕逆時針旋足時為校準(zhǔn)位置，此時可根據(jù)“VOLTS／DIV”開關(guān)度盤位置和屏幕顯示幅度讀取該信號的電壓值。K耦合方式（ACDCGND）：選擇垂直通道的輸入耦合方式：AC：信號中的直流分量被隔開，用以觀察信號的交流成分；DC：信號與儀器通道直接耦合。當(dāng)需要觀察信號的直流分量，或被測信號的頻率較低時，應(yīng)選用此方式；GND：輸入端處于接地狀態(tài)，用以確定輸入端為零電位時光跡的位置。L通道1輸入插座CH1（X）\通道2輸入插座CH2（Y）：雙功能端口。在常規(guī)使用時，CH1（X）端口作為垂直通道1的輸入口，當(dāng)儀器工作在X-Y方式時，此端口作為水平軸信號輸入口；CH2（Y）端口作為垂直通道2的輸入口，當(dāng)儀器工作在X-Y方式時，此端口作為垂直軸信號輸入口。M水平位移（POSITION）：調(diào)節(jié)光跡在水平方向的位置。N觸發(fā)電平（LEVEL）：調(diào)節(jié)被測信號在變化至某一電平時的觸發(fā)掃描。觸發(fā)極性指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿式是下降沿，觸發(fā)點處于觸發(fā)源信號的上升沿則為“+”極性；觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的下降沿則為“-”極性。O觸發(fā)極性（SLOPE）：用于選擇被測信號在上升沿或下降沿觸發(fā)掃描。觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來時所對應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時值。P掃描方式（SWEEPMODE）：選擇產(chǎn)生掃描的方式，主要分為以下幾種：自動（AUTO）：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入時，屏幕上顯示掃描光跡；一旦有觸發(fā)信號輸入，電路自動轉(zhuǎn)換為觸發(fā)掃描狀態(tài)，調(diào)節(jié)電平可使波形穩(wěn)定的顯示在屏幕上。此方式適合觀察頻率在50Hz以上的信號。常態(tài)（NORM）：無信號輸入時，屏幕上無光跡顯示；有信號輸入，且觸發(fā)電平旋鈕在合適位置上時，電路被觸發(fā)掃描。當(dāng)被測信號頻率低于50Hz時，必須選擇該方式。鎖定：儀器工作在鎖定狀態(tài)后，無需調(diào)節(jié)電平，即可使波形穩(wěn)定地顯示在屏幕上。單次：用于產(chǎn)生單次掃描，進入單次狀態(tài)后，按下復(fù)位鍵，電路工作在單次掃描方式，掃描電路處于等待狀態(tài)；當(dāng)觸發(fā)信號輸入時，掃描只產(chǎn)生一次，下次掃描需再次按動復(fù)位按鍵。Q×5擴展：按下該鍵后掃描速度可擴展5倍。R掃描速率選擇開關(guān)（SEC/DIV）：根據(jù)被測信號的頻率高低，選擇合適的擋極。當(dāng)掃描“微調(diào)”至校準(zhǔn)位置時，可根據(jù)度盤的位置和波形在水平軸的距離讀出被測信號的時間參數(shù)。S微調(diào)：用于連續(xù)調(diào)節(jié)掃描速率。調(diào)節(jié)范圍≥2.5倍，逆時針旋足為校準(zhǔn)位置。T觸發(fā)源：用于選擇不同的觸發(fā)源。CH1：雙蹤顯示時，觸發(fā)信號來自CH1通道；單蹤顯示時，觸發(fā)信號則來自被顯示的通道。CH2：雙蹤顯示時，觸發(fā)信號來自CH2通道；單蹤顯示時，觸發(fā)信號則來自被顯示的通道。交替：在雙蹤交替顯示時，觸發(fā)信號交替來自于兩個Y通道，此方式用于同時觀察兩路不相關(guān)的信號。外接：觸發(fā)信號來自于外接輸入端口。觸發(fā)源第二組功用：常態(tài)：用于一般常規(guī)信號的測量。TV-V：用于觀察電視場信號。TV-H：用于觀察電視行信號。電源：用于與市電信號同步。U電源輸入變換開關(guān)：用于AC

220V或AC

110V電源轉(zhuǎn)換，使用前先根據(jù)市電電源選擇位置（有些產(chǎn)品可能無此開關(guān)）。V帶保險絲電源插座：儀器電源進線插口。W觸發(fā)輸出（TRIGGERSIGNAOUTPUT）：隨觸發(fā)選擇輸出約100mV/div的CH1或CH2通道輸出信號。XZ軸輸入：亮度調(diào)制信號輸入端口。二、YB4320B型雙蹤示波器的使用1.?示波器使用前的準(zhǔn)備1電源和掃描①確認所用市電電壓在198～242V之間。確保所用保險絲為指定的型號。②斷開電源開關(guān)，將電源開關(guān)（POWER）彈出（即為“關(guān)”位置），將電源線接入。③將各個控制鍵設(shè)定在下列相應(yīng)的位置。亮度（INTENSITY）：順時針方向旋轉(zhuǎn)到底；聚焦（FOCUS）：中間；垂直位移（POSITION）：中間（×5）鍵彈出；垂直方式：CH1；觸發(fā)方式（TRIGMODE）：自動（AUTO）；觸發(fā)源（SOVRCE）：內(nèi)（INT）；觸發(fā)電平（TREGLEVEL）：中間；時間/格（Time/Div）：0.5μs/div；水平位置：X1（×5MAG）（×10MAG）均彈出。④接通電源開關(guān)，大約15s后，出現(xiàn)掃描光跡。2聚焦①調(diào)節(jié)“垂直位移”旋鈕，使光跡移至熒光屏觀測區(qū)域的中央。②調(diào)節(jié)“輝度（INTENSITY）”旋鈕，將光跡的亮度調(diào)至所需要的程度。③調(diào)節(jié)“聚焦（FOCUS）”旋鈕，使光跡清晰。3加入觸發(fā)信號①將下列控制開關(guān)或旋鈕置于相應(yīng)的位置。垂直方式：CH1；AC—GND—DC（CH1）：DC；V/DIV（CH1）：5mV；微調(diào)（CH1）：（CAL）；校準(zhǔn)：耦合方式：AC；觸發(fā)源：CH1。②利用探頭將“校正信號源”送到CH1輸入端。③將探頭的“衰減比”旋轉(zhuǎn)置“×10”擋位置，調(diào)節(jié)“電平”旋鈕使儀器觸發(fā)。④將觸發(fā)電平調(diào)離“自動”位置，并向逆時針方向轉(zhuǎn)動直至方波波形穩(wěn)定，再微調(diào)“聚焦”和“輔助聚焦”使波形更清晰，并將波形移至屏幕中間。此時方波應(yīng)在Y軸占5div，X軸占10div，否則需校準(zhǔn)。2.利用示波器觀察電壓波形的幅度和周期在測量時，一般將“VOCIS／DIV”開關(guān)的微調(diào)裝置以逆時針方向旋至滿度的校準(zhǔn)位置，這樣可以按“VOLTS／DIV”的指示值直接計算被測信號的電壓幅值。被測信號一般都含有交流和直流兩種，因此在測試時應(yīng)根據(jù)下述方法操作。1測量交流電壓只需測量被測信號的交流成分時，應(yīng)將Y軸輸入耦合方式開關(guān)置“AC”位置，調(diào)“VOLTS／DIV”開關(guān)，使波形在屏幕中的顯示幅度適中，調(diào)節(jié)“電平”旋鈕使波形穩(wěn)定，分別調(diào)節(jié)Y軸和X軸位移，方便讀取波形顯示值，如圖10-4所示。根據(jù)“VOLTS／DIV”指示值和波形在垂直方向顯示的坐標(biāo)（DIV）按下式讀?。篤=V／DIV×H（DIV）。如果使用的探頭衰減比置于10:1位置，則應(yīng)將該值再乘以10。2測量直流電壓當(dāng)需要測量被測信號的直流（或含直流的）電壓時，應(yīng)先將Y軸耦合方式開關(guān)置于“GND”位置，調(diào)節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個合適的位置上，再將耦合方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到“DC”位置，調(diào)節(jié)“電平”使波形同步。根據(jù)波形偏移原掃描基線的垂直距離，利用上述方法讀取該信號的各個電壓值，如圖10-5所示。3測量周期周期測量是對某信號的周期或該信號任意兩點間時間參數(shù)的測量，可先按上述操作方法，使波形獲得穩(wěn)定同步后，根據(jù)該信號周期或需測量的兩點間在水平方向的距離乘以“SEC/DIV”開關(guān)的指示值，即可得到周期。當(dāng)需要觀察該信號的某一細節(jié)（如快跳變信號的上升或下降時間）時，可按下“×5擴展”按鍵，使顯示的距離在水平方向得到5倍的擴展，調(diào)節(jié)X軸位移，使波形處于方便觀察的位置，此時測得的時間值應(yīng)除以5。時間間隔（s）=〔兩點間的水平距離（格）×掃描時間系數(shù)時間/格〕/水平擴散系數(shù)。3.?示波器的使用注意事項1使用前注意先檢查“電源變換開關(guān)”是否與市電源相符合。工作環(huán)境和電源電壓應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)中給定的要求。初次使用或久藏后使用儀器，建議先放置在通風(fēng)干燥處幾小時，通電1～2小時后再使用。使用時注意不要將儀器的散熱孔堵塞，長時間連續(xù)使用時要注意儀器的通風(fēng)情況是否良好，防止機內(nèi)溫度升高而影響儀器的使用壽命。2儀器工作狀態(tài)的檢查初次使用儀器時可按下述方法檢查工作狀態(tài)是否正常。①主機的檢查：將下列各有關(guān)控制件，置于如表10-1所示的作用位置。②接通電源，電源指示燈亮。預(yù)熱后，屏幕中出現(xiàn)光跡，分別調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使光跡的亮度適中、清晰。通過連接電纜將儀器探極校準(zhǔn)信號輸入至CH1通道，調(diào)節(jié)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，分別調(diào)節(jié)Y軸和X軸的移位，使波形與圖10-6（a）相吻合，用同樣的方法檢查CH2通道。③探頭的檢查：探頭分別接入兩Y軸輸入接口，將VOLTS/DIV開關(guān)調(diào)至10mV，探頭衰減置“×10”擋，屏幕中應(yīng)同樣顯示圖10-6（b）、（c）所顯示的波形，即波形有過沖或下塌現(xiàn)象，可用高頻旋具調(diào)節(jié)探極補償元件，使波形最佳。完成上述工作，可說明儀器工作狀態(tài)基本正常，便可以進行測試了。三、示波器的雙蹤測量的實例??1.?比較兩路信號的相位差根據(jù)兩個相關(guān)信號頻率，選擇合適的掃描速度，并將垂直方式開關(guān)根據(jù)掃描速度的快慢分別置“交替”或“斷續(xù)”位置，將觸發(fā)源選擇開關(guān)置于被設(shè)定作為測量基準(zhǔn)的通道，調(diào)節(jié)電平使波形穩(wěn)定同步，根據(jù)兩個波形在水平方向某兩點間的距離；在屏幕中顯示的水平距離為幾個整數(shù)格，得到每格的相位角。再根據(jù)另一個通道信號超前或滯后的水平距離乘以每格的相位角，得出兩相關(guān)信號的相位差。例如，在圖10-7中，測得兩個波形測量點的水平距離為l格，則根據(jù)公式可算出：相位差=1格×40°／格=40°2.使用示波器信號測頻率（李沙育圖形法）兩個相互垂直的諧振動合成時，若其頻率fx

與fy

成簡單的整數(shù)比，合成的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，稱為李沙育圖。將信號分別輸入CH1和CH2通道，掃描速率旋鈕旋置X-Y（逆時針到底），調(diào)節(jié)信號幅度或改變通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使圖形不超出熒光屏視場，觀察李沙育圖。李沙育圖形法測相位是利用示波器X和Y通道分別輸入被測信號和一個已知信號，調(diào)節(jié)已知信號的頻率使屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的圖形，根據(jù)已知信號的頻率（或相位）便可求得被測信號的頻率（或相位）。李沙育圖形法既可測量頻率，又可測量相位。李沙育圖形法測量頻率時，示波器工作于X-Y方式下，頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。示波器工作于X-Y方式時，X和Y兩信號對電子束的使用時間總是相等的，垂直線、水平線與李沙育圖形的交點數(shù)分別與X和Y信號頻率成正比。因此，李沙育圖形存在以下關(guān)系：式中，NH和NV分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點數(shù)；fy、fx

分別為示波器Y和X信號的頻率。如表10-2所示為常見的幾種不同頻率、不同相位的李沙育圖形。事實上，垂直線（或水平線）與李沙育圖形的切點數(shù)N′（或N′）也與X（或Y）信號頻率成正比，如圖10-8所示，分別在李沙育圖形上畫出垂直線和水平線，則NH=2，NV=6，或NH′=1，NV′=3。注意必須在交點數(shù)最多的位置畫線。理論知識一、示波器概述1.?示波器的種類和特點根據(jù)目前示波器發(fā)展現(xiàn)狀，示波器可分為以下九大類：1模擬示波器：簡易示波器、示教示波器、高靈敏度示波器、慢掃描（超低頻）示波器、多線示波器及多蹤示波器等。2取樣示波器：高阻取樣示波器、低阻取樣示波器、時域反射儀等。3存儲示波器：記憶示波器、數(shù)字存儲示波器等。4數(shù)字智能化示波器：數(shù)字讀出示波器、數(shù)字處理示波器、智能化示波器等。5電視示波器：矢量示波器、波形監(jiān)視器、選行示波器。6邏輯分析儀：邏輯示波器、邏輯分析儀等。7XY示波器：XY示波器、立體場示波器等。8顯示器：CRT終端、監(jiān)視示波器等。9特點示波器：高壓示波器、行波示波器、雷達示波器等。示波器的基本特點如下：?能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。?輸入阻抗高，對被測信號的影響小。?測量靈敏度高，并有較強的過載能力。?工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節(jié)。?在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，故可作為比較信號用的高速X-Y記錄儀。2.?示波器的性能指標(biāo)1頻帶寬度（頻率響應(yīng)）示波器的頻率響應(yīng)，指示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y方向）對正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率時的頻率響應(yīng)。當(dāng)示波器輸入不同頻率的等幅正弦信號時，屏幕上對應(yīng)于基準(zhǔn)頻率的顯示幅度隨頻率下跌3dB時的上限頻率fH

與下限頻率fL

間的寬度，稱為示波器的頻帶寬度，即BW=fH-fL≈fH。有時，也將示波器的頻率響應(yīng)稱為頻帶寬度。

2觸發(fā)性能時基發(fā)生器觸發(fā)所需的最小觸發(fā)信號幅度，稱為觸發(fā)靈敏度。一般要求在此幅度下，觸發(fā)信號頻率改變時都能得到穩(wěn)定的顯示。3垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)反映觀察微弱信號的能力，在無衰減情況下，指信號饋至Y輸入端，亮點在屏幕Y方向偏轉(zhuǎn)單位長度所需電壓的峰-峰值。單位為Vp-p/div或Vp-p/cm。4掃描時間因數(shù)掃描時間因數(shù)用來定量描述時間基線的線性刻度，表示示波器在水平方向展開的能力，即沿X軸方向移動單位長度所需的時間，單位為“t/div”或“t/cm”，“t”可取μs、ms或s。5瞬態(tài)響應(yīng)（時域響應(yīng)）瞬態(tài)響應(yīng)表示Y通道放大電路在匹配情況下對方波脈沖輸入的瞬態(tài)響應(yīng)。其主要參數(shù)包括上沖Sb、阻尼振蕩Sc、預(yù)沖Sd、下垂Se、過沖Sf、上升時間tr、下降時間tf等。6掃描方式掃描方式分為連續(xù)掃描、觸發(fā)掃描及雙時級掃描。7輸入阻抗輸入阻抗一般等效為電容和電阻并聯(lián)。二、YB4320B型雙蹤示波器的組成及工作原理示波器主要是由示波管、X軸與Y軸衰減器和放大器、鋸齒波發(fā)生器、整步電路、和電源等幾部分組成。其框圖如圖10-9所示。1.?示波管（由電子槍、偏轉(zhuǎn)板、顯示屏組成）電子槍：由燈絲H、陰極K、控制柵極G、第一陽極A1、第二陽極A2組成。燈絲通電發(fā)熱，使陰極受熱后發(fā)射大量電子并經(jīng)柵極孔射出。這束發(fā)散的電子經(jīng)圓筒狀的第一陽極A1和第二陽極A2所產(chǎn)生的電場加速后會聚于熒光屏上一點，稱為聚焦。偏轉(zhuǎn)板：水平（X軸）偏轉(zhuǎn)板，由D1、D2組成；垂直（Y軸）偏轉(zhuǎn)板，由D3、D4組成。偏轉(zhuǎn)板加上電壓后可改變電子束的運動方向，從而可改變電子束在熒光屏上產(chǎn)生亮點的位置。電子束偏轉(zhuǎn)的距離與偏轉(zhuǎn)板兩極板間的電勢差成正比。顯示屏：顯示屏是在示波器底部玻璃內(nèi)涂上一層熒光物質(zhì)，高速電子打在上面就會顯示熒光，單位時間打在上面的電子越多，電子的速度越大，光點的輝度就越大。熒光屏持續(xù)一段時間的發(fā)光狀態(tài)稱為余輝時間。按余輝的長短，示波器分為長、中、短余輝三種。在面板上的控制旋鈕還有包括示波器管及其所需的各種直流供電電路、輝度、聚焦、水平移位、垂直移位等。2.?X?軸與Y?軸放大器和衰減器示波管偏轉(zhuǎn)板的靈敏度較低（0.1～1mm/V），當(dāng)輸入信號電壓不大時，熒光屏上的光點偏移很小且無法觀測，因而要對信號電壓放大后再加到偏轉(zhuǎn)板上，為此在示波器中設(shè)置了X軸與Y軸放大器。當(dāng)輸入信號電壓很大時，放大器無法正常工作，使輸入信號發(fā)生畸變，甚至使儀器損壞，因此在放大器前級設(shè)置有衰減器。X軸與Y軸衰減器和放大器配合使用，以滿足對各種信號觀測的要求。3.鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器能在示波器內(nèi)產(chǎn)生一種隨時間變化類似于鋸齒狀、頻率調(diào)節(jié)范圍很寬的電壓波形，稱為鋸齒波。作為X軸偏轉(zhuǎn)板的掃描電壓，鋸齒波頻率的調(diào)節(jié)可由示波器面板上的旋鈕控制。鋸齒波電壓較低，必須經(jīng)X軸放大器放大后，再加到X軸偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生水平掃描，即將顯示屏上的水平坐標(biāo)變成時間坐標(biāo)，來展開Y軸輸入的待測信號。如圖10-10（a）所示，Y軸不加電壓時，X軸加一由鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波電壓UX，UX=0時，電子在E的作用下偏至a點，隨著Ux

線性增大，電子向b偏轉(zhuǎn)，經(jīng)周期時間TX，UX達到最大值UXM，電子偏至b點。下一周期，電子將重復(fù)上述掃描，就會在熒光屏上形成水平掃描線ab。偏轉(zhuǎn)板加電壓時電子的偏轉(zhuǎn)情況，如圖10-10（b）所示，Y軸加一正弦信號UY，X軸不加鋸齒波信號，則電子束產(chǎn)生的光點只作上下方向的振動，電壓頻率較高時則形成一條豎直的亮線cd。如圖10-11所示，在Y軸加一正弦電壓UY，X軸加上鋸齒波電壓UX，且fx=fy，此時光點的運動軌跡即X軸和Y軸運動的合成，最終在熒光屏上顯示完整周期的UY波形。從上述分析中可知，要在熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的電壓波形，待測信號的頻率fy

必須與掃描信號頻率fx

相等或是其整數(shù)倍（即fy=nfx

或Tx=nTy），只有滿足這樣的條件時，掃描軌跡才是重合的，才能形成穩(wěn)定的波形。通過調(diào)整示波器上的掃描頻率旋鈕，可以改變掃描頻率fx，滿足條件fy=nfx。但由于fx

的頻率受到電路噪聲的干擾而不穩(wěn)定，fy=nfx

的關(guān)系常被破壞，此時要用整步（或稱同步）的辦法來解決，即從外面引入一個頻率穩(wěn)定的信號（外整步）或者將待測信號（內(nèi)整步）加到鋸齒波發(fā)生器上，使其受到自動控制來保持fy=nfx

的關(guān)系，從而使熒光屏上獲得穩(wěn)定的待測信號波形，如圖10-11右圖所示。4.垂直工作系統(tǒng)垂直系統(tǒng)又稱垂直通路或Y通道，它是被測信號的通道，主要作用是將輸入的各種不同頻率和幅度的被測信號電壓加以放大，然后送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板，使電子束在垂直方向發(fā)生偏移，從而在熒光屏上產(chǎn)生上、下移動的光點。為了與X軸掃描信號配合，在熒光屏上顯示Y軸輸入的被測信號的波形，需要將被測信號進行一定的延遲。同時為了保證示波器工作在同步狀態(tài)，還需要為水平系統(tǒng)的掃描電路提供內(nèi)觸發(fā)信號（同步信號）。1探頭探頭用于探測被測信號、提高示波器的輸入阻抗、減小波形失真、展寬示波器的的使用頻帶。探頭一般在示波器機體的外面，用電纜線和儀器相連接，主要有無源探頭和有源探頭兩種，無源探頭是由R、C組成的一個衰減器，衰減比一般有1∶1、10∶1、100∶1幾種，多用于觀察低頻大信號，如圖10-12所示；有源探極內(nèi)部包括有高輸入阻抗放大器，多用于探測高頻信號。2輸入耦合方式和衰減器示波器的輸入耦合方式有DC、AC和⊥（GND）三種方式，如圖10-13所示。3Y前置放大器前置放大器對信號進行適當(dāng)放大，并同時完成各種功能調(diào)節(jié)（包括增益微調(diào)、Y軸位移、極性轉(zhuǎn)換等）和取出內(nèi)觸發(fā)信號。內(nèi)觸發(fā)信號用于啟動水平掃描電路，它從垂直系統(tǒng)的前置放大器中引出，再經(jīng)過內(nèi)觸發(fā)放大器放大，送至水平系統(tǒng)觸發(fā)整形電路。在雙蹤示波器中，轉(zhuǎn)換通道用的電子開關(guān)也在前置放大器中。4延遲線由垂直系統(tǒng)分離內(nèi)觸發(fā)信號，到掃描發(fā)生器真正啟動產(chǎn)生掃描信號，會有一定的時間，因此，水平掃描鋸齒波的起始點與輸入的被測信號的起始點，不在同一時刻出現(xiàn)在偏轉(zhuǎn)板上。在觀察脈沖信號時，為了看清它的前沿或前端信息，必須使被測信號的起點與掃描信號的起點同步。因此，需要在Y通道內(nèi)插入延遲線，使通過Y軸電路的被測信號有所延遲。延遲時間通常為60～200ns，略大于水平通道的觸發(fā)延遲。5后置放大器后置放大器是Y通道中的主放大器。它的功能是將由延遲線輸出的被測信號放大到足夠大的幅度，用以驅(qū)動示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿偏轉(zhuǎn)。后置放大器應(yīng)在帶寬滿足要求的前提下，有足夠的增益、動態(tài)范圍，小的諧波失真使熒光屏能不失真地重現(xiàn)被測信號。5.?水平工作系統(tǒng)在顯示時變信號時，水平系統(tǒng)產(chǎn)生并放大一個與時間呈線性關(guān)系的鋸齒形電壓，控制電子束在水平方向的線性偏移，形成時間基線。為使屏幕上能穩(wěn)定而真實地顯示時變信號波形，可選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)或同步信號；為使顯示的圖形清晰，必須產(chǎn)生增輝或消隱信號，控制示波器的Z軸電路。在X-Y工作方式（顯示兩個變量X、Y之間的函數(shù)關(guān)系）時，需要放大X信號并送至水平偏轉(zhuǎn)板，作為水平掃描信號。1觸發(fā)電路觸發(fā)電路為時基發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。觸發(fā)電路包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)放大整形電路。觸發(fā)源的選擇與被測信號有關(guān)，一般有三種來源：內(nèi)觸發(fā)（INT）、外觸發(fā)（EXT）、電源觸發(fā)（LINE），如圖10-14所示。觸發(fā)耦合方式主要有三種：①“DC”直流耦合：直接耦合，用于接入直流或緩慢變化的觸發(fā)信號，或者頻率較低并有直流分量的觸發(fā)信號。②“AC”交流耦合：電容耦合，有隔直流作用。觸發(fā)信號經(jīng)電容C1接入，用于觀察由低頻到較高頻率的信號，測量中常用這種耦合方式。③“HF”低頻抑制：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1及C2接入，電容量較小，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的頻率成分。2時基發(fā)生器電路（掃描發(fā)生器電路）時基發(fā)生器也稱掃描發(fā)生器環(huán)，它在觸發(fā)脈沖的作用下產(chǎn)生周期性鋸齒波電壓，經(jīng)水平放大器放大后，送至水平偏轉(zhuǎn)板，控制電子束在屏幕上由左向右的水平掃描，這種掃描稱為線性時基掃描。為使顯示的波形清晰穩(wěn)定，要求鋸齒波電壓線性好、頻率穩(wěn)定、同步良好，且掃描因數(shù)能調(diào)節(jié)。時基發(fā)生器主要由掃描閘門、掃描電壓產(chǎn)生電路、比較電路和釋抑電路組成，如圖10-15所示。3X放大器X放大器是X通道中的主放大器，它的功能是放大線性掃描電壓或X輸入信號至足夠大的幅度，用于驅(qū)動示波管的水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得X方向的滿偏轉(zhuǎn)。任務(wù)二數(shù)字示波器的使用技能知識一、認識DS-5000型數(shù)字示波器1.?DS-5000型數(shù)字示波器的面板結(jié)構(gòu)與各功能鍵DS-5000型數(shù)字示波器有兩個信道輸入：“CH1”“CH2”，此外還有一個外觸發(fā)通道“EXTTRIC”。1垂直系統(tǒng)①使用垂直POSITION旋鈕使得波形的上下位置在窗口居中顯示。垂直POSITION旋鈕控制信號的垂直顯示位置，當(dāng)轉(zhuǎn)動垂直POSITION旋鈕時，指示通道（GROUND）的標(biāo)識跟隨波形而上下移動。②調(diào)節(jié)垂直SCALE旋鈕，改變垂直設(shè)置。調(diào)節(jié)垂直SCALE旋鈕，改變Volt/div（伏/格）垂直擋位，液晶顯示屏幕下方的狀態(tài)信息欄發(fā)生了改變，如由“2mV/格”變?yōu)椤?mV/格”等，同時，液晶屏幕上顯示的波形上下也發(fā)生了變化。2水平系統(tǒng)①調(diào)節(jié)水平POSITION旋鈕使得波形的左右位置在窗口居中顯示。②調(diào)節(jié)水平SCALE旋鈕，改變波形周期個數(shù)的設(shè)置。調(diào)節(jié)水平SCALE旋鈕，改變S/div（秒/格）水平擋位，液晶顯示屏幕下方的狀態(tài)信息欄發(fā)生了改變，如由“10us/格”變?yōu)椤?0ns/格”等，同時，液晶屏幕上顯示的波形的周期個數(shù)也發(fā)生了變化。一般顯示3～5個周期比較合適。3觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)由一個旋鈕LEVEL和三個按鈕MENU、50％、FORCE組成。轉(zhuǎn)動旋鈕LEVEL，可以改變觸發(fā)電平設(shè)置。按下MENU鍵可以調(diào)出觸發(fā)菜單改變觸發(fā)設(shè)置等。2.?波形信號的自動設(shè)置DS-5000系列數(shù)字示波器具有自動設(shè)置的功能。根據(jù)輸入的信號，可以自動調(diào)整電壓倍率、時基以及觸發(fā)方式至最好形態(tài)顯示。使用自動設(shè)置顯示波形的操作步驟為：1打開電源。2將被測信號連接到信號輸入通道CH1或CH2。3按下AUTO按鈕。示波器將自動設(shè)置垂直、水平和觸發(fā)控制。如需要，可以手工調(diào)整這些控制，使波形顯示達到最佳。二、DS-5000型數(shù)字示波器的使用方法1.?測量簡單信號?1利用DS-5000示波器快速顯示該信號，其操作步驟如下：①將探頭菜單衰減系數(shù)設(shè)定為“10X”，并將探頭上的開關(guān)設(shè)定為“10X”。②將通道1的探頭連接到電路被測點。③按下自動設(shè)置（AUTO）按鈕。示波器將自動設(shè)置使波形顯示達到最佳。在此基礎(chǔ)上，可以進一步調(diào)節(jié)垂直、水平擋位，直至波形的顯示符合要求。2利用DS-5000示波器自動測量示波器可對大多數(shù)顯示信號進行自動測量。如果測量信號峰-峰值和頻率，可以按以下步驟操作：①測量峰-峰值按下MEASURE按鈕以顯示自動測量菜單；按下1號菜單操作鍵選擇信源CH1；按下2號菜單操作鍵選擇測量類型電壓測量；按下2號菜單操作鍵選擇測量參數(shù)峰-峰值，此時，屏幕左下